Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities
The main task of the work was obtaining the high efficient diffraction elements to generate high quality laser beams with phase singularities. The method of recording such diffractive structures on the organic photoresist and further replication to the transparent and reflective materials is describ...
Gespeichert in:
| Datum: | 2003 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2003
|
| Schriftenreihe: | Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118004 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities / A.A. Ivanovskyy, I.V. Basistiy, M.S. Soskin // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2003. — Т. 6, № 2. — С. 249-253. — Бібліогр.: 9 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-118004 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1180042025-02-09T21:55:53Z Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities Ivanovskyy, A.A. Basistiy, I.V. Soskin, M.S. The main task of the work was obtaining the high efficient diffraction elements to generate high quality laser beams with phase singularities. The method of recording such diffractive structures on the organic photoresist and further replication to the transparent and reflective materials is described. Off-axis and on-axis holograms of optical vortices with different topological charges were computer generated and recorded. The exposure characteristics of the photoresist Shipley S1800 was investigated. The maximum achieved diffraction efficiency was 30 % (for the normal incidence case). The quality of the intensity and phase distribution was investigated. As criteria of the beam quality we accept the relative coincidence between experimental and theoretical data. We assume that ratio more than 0.8 indicates the good fitness. For this assumption over 90 % of the beam energy produced by our computer generated hologram (CGH) concur with theoretical distribution. Our diffraction elements recorded on photoresist are much better that ones recorded on silver emulsion. They were successfully used in the experimental investigations in our laboratory. The authors wish to express their thanks to the colleague from the Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine, Kostyukevich S. A. for his assistance in measurements. 2003 Article Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities / A.A. Ivanovskyy, I.V. Basistiy, M.S. Soskin // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2003. — Т. 6, № 2. — С. 249-253. — Бібліогр.: 9 назв. — англ. 1560-8034 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118004 en Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics application/pdf Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
English |
| description |
The main task of the work was obtaining the high efficient diffraction elements to generate high quality laser beams with phase singularities. The method of recording such diffractive structures on the organic photoresist and further replication to the transparent and reflective materials is described. Off-axis and on-axis holograms of optical vortices with different topological charges were computer generated and recorded. The exposure characteristics of the photoresist Shipley S1800 was investigated. The maximum achieved diffraction efficiency was 30 % (for the normal incidence case). The quality of the intensity and phase distribution was investigated. As criteria of the beam quality we accept the relative coincidence between experimental and theoretical data. We assume that ratio more than 0.8 indicates the good fitness. For this assumption over 90 % of the beam energy produced by our computer generated hologram (CGH) concur with theoretical distribution. Our diffraction elements recorded on photoresist are much better that ones recorded on silver emulsion. They were successfully used in the experimental investigations in our laboratory. |
| format |
Article |
| author |
Ivanovskyy, A.A. Basistiy, I.V. Soskin, M.S. |
| spellingShingle |
Ivanovskyy, A.A. Basistiy, I.V. Soskin, M.S. Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics |
| author_facet |
Ivanovskyy, A.A. Basistiy, I.V. Soskin, M.S. |
| author_sort |
Ivanovskyy, A.A. |
| title |
Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities |
| title_short |
Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities |
| title_full |
Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities |
| title_fullStr |
Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities |
| title_full_unstemmed |
Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities |
| title_sort |
synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2003 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118004 |
| citation_txt |
Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities / A.A. Ivanovskyy, I.V. Basistiy, M.S. Soskin // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2003. — Т. 6, № 2. — С. 249-253. — Бібліогр.: 9 назв. — англ. |
| series |
Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics |
| work_keys_str_mv |
AT ivanovskyyaa synthesisrecordingandmetrologyoflaserbeamswithphasesingularities AT basistiyiv synthesisrecordingandmetrologyoflaserbeamswithphasesingularities AT soskinms synthesisrecordingandmetrologyoflaserbeamswithphasesingularities |
| first_indexed |
2025-12-01T04:37:17Z |
| last_indexed |
2025-12-01T04:37:17Z |
| _version_ |
1850279292272902144 |
| fulltext |
249�����������
��
������������������������������������������
����
�� �
��������������������!
�
���
�����������������������"�
�����#�����������$�%&��������������� ��������� '���� ��� ��� �()*�+��
�����
���������
���
�����
���
����
�
��
�
�����
�����
����
�����
�������������
����
����
������
����
��������
!���
�
����
,������
��$� ��-�������-� ����
�����$� ����������� ������� ��� �����
����
�� �
����� ��� ��������� ���!
�
����
�'� �
����
�����
��
�-�� ������� .�����!
�
���
����������� ��� �������� ��� �����
����
�� �
����� ��� ��������� ���!
�
����� ('�����&�����
�
��� ��'/���.�����!
�
���
������������ �
��
� �������� �� ���������������
�
�� �� ������ �����
������������
� �
��� ��
�
��� � ����� �������� ��� �� � �
������� ���� � ��
�������� ����� �
�������� � �����
�� ����
���������� � �������� �� �
� �� � ����
��� ������ ����� �
�� ����� �� � ��������
� ��� �� � ���
����
�
�
��� �� ���� �
�� ������ ���� ����� ��� ��!�"����
���
!�"����������
������������������� ������
���� �
������������������� ��� � ���
��� ���
��� ���
��� ���� ����� � "����� �������� �!
������� ��� �� ������� ����� ����� ���#$%%����� �
� ������ ����� �
�"�
�
����� � ������������
�����
������� &%�'� (���� �� �
��
��� �
���
� � ��� )���� ������������ �� � �
�
����� �
������
�����������
����� �
� ������ ������ ���� ���� ��� �� � � �
���������� � ��� ��� �� � � ����� � ���
��!
�
� �� ��
� "� ��
�����
���� �� ������������* �����
������������
�� ����
�%�$��
����� �
�� ���������
����+������������
����
��� ��,%�'������ �� �
�
���������� �����������
��� �
�
��� �� �������
� (�-.)� ��
��������� �� �� ������ �����������
�� ��� ����������
� �
��
� ���� ���
������� ����� �� �
����� �� �� ����� �
�� � ���� ���
� ���� ��
�����
���� ��� �
���� �������� �� �� �
� �� � "� ��
���� �
� ��������
�� �
� ���� �����������
"���
���#������������� "/���
��� �!�
��� ���������
/������� ����/������������ �� � �
�
����
�����������
�
��� ��� � �� ��01�%0�%&2���� �� ����������������
�#3�%3�%&�
��
����
�����
�
4
��� �� �
��� ������ �� �
����������� ���
�������� ����
���
���� ������
���
������
� �� ����� �� ��������� !
���
��� �
��������� ����� ��� � 5#65&6���� � ��� � � � ���
����������
�����
����� �
������������� ����������� �
�� ��
�����
/�
�
��
����
� ������
������
���/�7�
���� �� ���������
������������� ��7 ����������� �����
��
�
����������������
����
����
�5&6��.�� � �/��� ����
���!
��
���������
��� ������ � �
��������� ��� ������������� !
���7����
������
�� ��
�
� �������� ���
�������������
���!
������������������� ������
��
+��
��������
������� �/��� �
����� ������ ��
����
��
���������
�����
����� �
��������� � ��
������ ����!
��������
������
��� �!�
��� ���������
�(�-.)�586�
�� �
��
����������������9 ����������� � ������ �� ��
��!
������������
�
��������������
���
����� �
��
�� �����
���
�
����������������������� ��
��� ��4
������ ��������
"� ��
���� � ��
�� ��7 �� ��
�� �� �
������� ��� �
��� ���
������������
��������� ��
��:��/��� �
�������!
�������������
��� �� �
��������� � ��
���
������ ��
�
���� ������������
�������� �����
�� "����
�� ���
�� "��
������ ����� �
��������� ���������!
���
�������� ����
��
��� ��������
�����
�506
( ) ,
2
2
2
0
0
)(2
arctan1exp
exp),,,
−++++−×
×−=
tkzm
zR
k
z
z
mi
www
w
EtzE(
R
m
ωϕρ
ρρϕρ
� (#)
�� � � z,,ϕρ ��� ��� �����
�������������
�� �/�
� ��� ��
��� !
�
� �/�0%������ �����������
� ������� �� �
/
2
2
0kw
z R = ������ �;��� ������
� ��� � ��� ���������7 ���
�� �� �
� ( ) 2/122
0 /1 Rzzww += ��
�� �� �� 2 ���
���
�
������� ��������������� ������ �� �
��+�����<�%�=���(#)
� ����� ���� �-������
�� �
�
4��� ������� �� � �
� ��������� �������������� ���
!
� �� �
�� �θ� ��� �� � 1!�"��� ���
�� ������
� �
� �� �
�
���
� ����� ���
�����
������
� �� �
� �
�"�
�����
1
2
)1(
2
sin2sincos
2
arctan)1(
)(2
cos
]
[
2
22
=++−+
++−−−
πθ
θϕρ
ρ
ϕ
mkzk
z
kw
m
zR
k
m o
� �(0)
01% �"%��'2�3������
����
����
�����
��
���#
���������
���
�����
���
����
�
��
�
�����
�����
���
=���(0)�������� ��� ���������������� �� ��� ���������!
���
��*�
�����
�
�� �������� � �
� ���� ��� ���
�!
�� ����� "�� �
����������� ���5#6�
�
$%��������
����
��
�� �� ��
��� �� ��� ����������������������������
���
����(�����>���� )������� �
��������� �����
�/�� ����!
��7 ���� ������ ���#$%%������� �����������
�� ��������
�"�
�
�����
����������
��� ���� ���
� ������ ����
����/
������ �
��������
�
����
�. !������ �������� ���������
��� �
�������880�
�
�� ���
����
������ � ����
� ������������
��� �
������ �������
�������&3%%�����(?%�
@#)�(+����#)���������
�� ����� ���� �������
����������������������� �� ������
��������������������������������
�#%���
�������
��
���������� �������� � ��� ����������� ��
�� ����������<
<�?%%�
@#��4
����� "� ��
����� ���
�
�� �������
����������0%%�
@#��+����� ���
���
������� ��
� �� �
�
���
� ��� �
������ � �� �
���� ������
�������
�� �����
�
���������� �����(�
�������� �� ���
�� ����������� )�
4
��������
�� ��� ���� ���9 ���� ����������� ����!
���
����#&%%�
@#�(+����0)���� �
��
�������� �������
��� ��
���� ����������� �����
�������
����� �� ������
����������
� �� �������� ������ ��������
�� �������
�∆1�≈
≈��@0�516��
������0%%�
@#��������
���?$�
�
�(���� �#)�
&����
��
&��
�
���
�����
����������
�
������
���
����
�
'()�
�/�
@# ∆1/�
�
#%% &%%
0%% ?$
8%% #,
1%% #0
31% ?
#%%% &
��� ��� � ����
������ ��/��� �� �� ��������
���
���
������ ������ ������� ������������ �� ������ ����
����� ���
���
�������
�� ���:������������� �� ������ ���
���
��� ����� � �������
�
��� ��
��� ��4
�������������
�����
�� �� ���� ����������� �� ��� ���������� �����
�������
���
������
���������� �� ��� �A�� "����� ���4
����
�����
��� ���� �������� ��� ������
�����
����������
����!
� ������� ��-.��
��� ����
����
������
�����
��
��
�
���
���� ���4���������� �
�� ��������� �����
���� �� ��� ����
�������
����
��� ��� ��������� ���������� �� �� ���� ��
��
�� ����� "���� ������
������ ���7 �����
�
������
!
� �� �
� ����
��
��� �+����&��� � ���������� ��������!
� "�������������������� �#�(+����&B)��
����A���
!�"����
!
� �� �
� ����� �
�(+����&�)�
��������
��� �
�"�
���������� � �����
������� ���� �
�-.��
��������� �
�"�
���������
�������� ���
�����
� �
�� ������������� ��� ����� ��� "����� ��
��� � �!
���
������
� ��������� ������� ������
��� �+����8��� �
��� "����� ����� ������� ������ ���#$%%������� ��������
� ������
���� ������� ������ �� �� ��� � �
���� �����
�
�
������
������� �(�+)�
�������� �(+����1)�
*�
+������
���
�����
��������
�
�� �
��
����������� ����������� �����
���� ������ ���!
��
������������
� �
�������
��� ����������������� �
� �
����������� ���
�������� ��
* ����� � ������������
� �����
������&%�'���� �
�"�!
�
��� �� ��������������� ����� ��������������
� �����
��
������������ ������ ��������
����&&�,�'�5,6536���� ����� �
����������
� �����
���������� ����� � ���
��� ������
��
�����
�
!��
������������� �(��
����
)��4
��� ���� ��5?6
C����D���
�����
�� ������ �� !� �
�������������� ��!
��� ������������� ��� ���� ���� ������
���������������!
,���
��� :�
����
���� ��� ��
��� �� �
��� �� �������
���� ���� "
���������� ���<�#�
,���
�
�� � �
����� ���
� ����-.� � �����
��
���������
���
��
��� ��
����
�������
����
������
���������
����
�
�
�
�
�
��
�
�
�
�
�
�
� �
,���
*��E��� "������ �������������� �#� (4)��
�� �����
!�"��� �
� �� �!
� � ���� �
� (5)�
����
����
�����
��
���#
���������
���
�����
���
����
�
��
�
�����
�����
���
01#�"%��'2�3������
�� ���
�����
����
���� � ������ ������������
���� "�� �
����������� ���<�#�����������
��� ����
�-.�(+����?)���� � ��� ���
�� � �����
��� � "� ��
!
����� �
������� ���������� �������������
��� �������
(+����?�)���� �������� ������ "� ��
����� �
��� ��
��
��� �� �� �������� ���
��������� �� ������� �
����(+���
?�)��
��� ���������� �F��
��G��� � ������ ����� ���� �
(+����?�)��* ���� �
�� ���
�
� �����
����
�������
���� �
���-./�������������� �� "�� �� � �����
��
���
+����?����������������������� ��
�����
�
�
�
������ � "!
� ��
�����
���� �� ������� �
�����
������
��� ������!
����/��� ����� ������ � �� � ��������� ���� �
��
��� �����
�
��� ���� ������������ ����� "���� �
����/��� �� ������������
������
���� �
��
�� �
������
� �
���� ����������
������ ��� ������� � "���
� ������
�������
���
�� ���
��� �� �
��� ������ ���
�����
�����
��������� ��-.�5$6�
+����� ��������� ���
����
������ ���
������� �
���
������� ����� �� ������
���� "� ��
�����
���� �� �����
�
�
����������������
�������������� ��(+����$)�� ��� "!
� ��
����������� ������ � ����/�� ����� ��������� ���
!
�� �������" ������� ���H��
�� ���� ����� ��� �������
�������
���* ���� ���
��������� ��
� ���
��� ����� "���� /
����������
��0���" ��������
����+����� ���" ���������� ��
�� ���
���� ������������������� ��
et
t
e
te
e
t
i
III
I
III
I
>
>
=
if,
if,
η �/ (&)
�� � ��������� ��� �� �������
�
������
���������� � "� ��!
�����
�
���������� ��!�����" ��
���
�� ��� ��� ��� � ���������� ���� ���
��
,
1 ∑=
i
i
N
ηη (8)
,���
-�� �� � "����� � ���� � ���� �� � ����� �� �#$%%� ������ �����
,���
(�
�� � ������ �� ��� � ���� �� ���������� � �������� �� ���
� ��
�+�
�������� �
�� �� �� �� �� ��
D E , %
H , m k m
D
if
fr
ac
ti
o n
e
ff
ic
ie
nc
y ,
%
R
el
i e
f h
ei
gh
t,
mµ
D o se , m J /cm 2
µ�
µ� µ�
�
��
��
��
��
� � �
,���
.�� �� � �
�
����� �����������
� ��
������
� ��� �� � �� �� ������-������
� �
�� "� ��
����. !I � ��� �� � �
��� �� �� ������ (4)/
"� ��
���� (5)/� �����!� ����
� ��� �� �� ������ �
�� "� ��
���� � �
�� (�)�
�
���
���
���
���
�
� ��� ��� ��� ��� � ��� ��� ��� ��� �
�����
���������
�
�� �������
�
�
!
�
�
��
�
��
��
��
�
��
�"
���
� �����
��������������1?�'��4�������� ��� �
"������ ���
���������������� ��� �����������
� �����
�����������-.�
�� �
����
�������� ��
�
����������������
������
� �
������������������ "�� � ������ ���������
�
����
��H���
��������� ��������� ���� ��������
�������
����
���� �� ���-������
�� �
����� "���� �����
"� ��
���������� � ���
��� ������� �� �������
��
��� �+����3��� � �����
�
����������������
������ �-������
� �
���� �� ������(
)/� "� ��
����(5)/������!� ����
�(�)�
��������� ���
��� ���� ������������������� ��
������� �
�
���� ���� �
���������
�
����������������
�� ������!
���
�
010 �"%��'2�3������
����
����
�����
��
���#
���������
���
�����
���
����
�
��
�
�����
�����
���
�� � �������� �������
�
� ������� ���" ���
��� ���
�����
���� �� ����� ��������� ����� ����
���
� �����������
���������� "� ��
���������������� ������ ��� �� �����
�
���������,#�8�'����� �
�
������
����������� �� ��!
���������������
��
����� �������� ����� ����
���
� �
��
� ������
�%�$�
* ����������� �������� ����������� ��
������������
���� "�� �
����� ������������
�(+����,)��+�����������!
��� ���� ��
!�"����
� �� �
� ����� �
�������� ���� � �� �!
�
� ���� �����
���� ��(+����,�)���� � "� ��
���
���
� ��������� ����
�����
��� � ������
�5,6�
+−−
0
22
2)(2
cos~),,(
R
k
zR
k
mzI
ρρϕϕρ / (1)
�� � ��� �6%������ ������������� �� � �
� ���� ������!
��� �
4��� ��� ������� � "� ��
�����
���� �� ���������
� �
���
�� �������� �������� ���
�"�
���
��
�
�
����
���
� ���� ������/�������
������� �
������ �������������
�����������
�
� �
� �
,���
/�� �� � �
�
����� �����������
� ��
������
� ��� �� � "� ��
���� �
�� �� �� ������ ��
������ � �
��� �� �� ������ (4)/� "� ��
���� (5)/
�����!� ����
� ��� �� �� ������ �
�� "� ��
���� � �
�� (�)/� �
�
����� �����������
� ��� �� � ���� "� � �
� ���� (�)�
�
���
���
���
���
�
� ��� ��� ��� ��� � ��� ��� ��� ��� �
�����
���������
�
�� �������
�
!
�
�
��
�
�
��
�
��
�
��
�"
!
�
�
��
�
��
��
��
�
��
�"
�
���
���
���
���
���
���
��
��
���
�
���
� � � � � � �
���
��
����
��� ��
����
�
���
,���
0�� J����� � ����� � ���
���
� � ��� �� � �� �� ������ �
�� "� ��!
���� �
�
����� �����������
���� �� � ��
������ � �
�
�
��
������
������
������
������
��
!
�
�
��
�
��
��
��
�
��
�"
�����
� ��� ��� ��� ��� �
���������
�� ���� �
�����������
���������
����������
�
���
���� ��
���������
����������
�
!
��
��
�
�
��
�
��
�
��
��
�
�
����
����
�����
��
���#
���������
���
�����
���
����
�
��
�
�����
�����
���
01&�"%��'2�3������
-�
1
������
�
H���
���� ��
� ��������
��� �� ��
������������ ���
�����
���������� �� ��� ���������� ��������� �� ����� ��
����
��
��
���������������
����
������� ���
���������
�� !
���7����
���� �� �������
�
� ������
������ ��
������
�����������
������
������� �
�������������� ��
��� ��
�������������
� �
���� ���� ���
��� ������� ������
!
��� ���
������� �
���������� �
����� �� �����������
�
�����
��� ���
� �
�� � ���� �� �
� �� � ���� �� �����
�����
�����
���� ��� � ����� ���������� ���
��� � "!
� ��
�����
� ��������
���
����������������
����
���������
�� ����������������� "�� ����� ������
�������� ����� ���
���
��� �4
������ �����
���
��������������/�I�����
K����
/�L������ ��������������������������
� ��
�
��!
��
���
� � �
,���
2����
������
���� �� ��
!�"��� �
� �� �
� ����� �
���� �� � ���� "�� �
��4� @� �� �� �����/� 5� @� "� ��
���/� �� @� �� ������
����� �� �4
�
�� 5�
6���������
#� D�� ��� �����
/�D�E�E��
����/� ��
������ ������� >>� ����� ��� �
������ - � ���� 0#,!0?3� (0%%#)�
0� D����������
/�D�E�E��
����/���
������������������I ������!
� �����D�� �
������
����� �������E����� ��+�
��
������
�
����������
�� >>������
�������
� �I ���-(8)�����0#!80� (#,,,)�
&� -���
��D���������
�/�I���H������
/�=� 7�.��
�
/� ��
� �
:���/��
� ����� 4������/���� �����+�� �
/�=�����
�� ��
� �!
���
� ���-������
� � �
� ��� ����� ������� � ������ � �
� >>� �����
��
�
������
�� 32/� ���� 031!0?#� (0%%0)�
8� E��C��� :�7�
��/�D�E�E��
����� �
��D�� ��� �����
/� J�� �
� �
������� ��� �� ����������
�� �
� �� ��� ��� ���
��� >>� M=��
J ���/� ( � ���� 80,!8&#� (#,,%)�
1� :��I��L��� �7��/�D�����
���
��� ��������
������ ���� � ���
�
�� �
�� ����
/� ��� #1�J��D����
�����
� /� (#,$1)� (�
�;��)�
3� ;�� ��� M�� ����� �/� ���������� :�� :���������/� J���
� �.�
J�
/� �������.���������/� �����
����� ���IC��
��J�
��
/
��� 0,1� (#,?#)�
?� C����D���
���/�D����������D�����/���������*���/�D�����
��� ��/� =� ����
!� �
� ������������ ����������
� ��� ����
�������
������
��� �J��� �� !-������
�� �
�/����4=�*/-3/
���� 0&0!0&1� (#,,,)�
$� D�E�E��
����/�E�E�� �������/�D����� �����
/�D�� � � �������
���� �� � �
������ �
� ���!�"��� �������� ���� "/�N��
���=� ����
�
*�/� ���� 838!833� (0%%#)�
,� 4��E��:�������/�D����������
/�D��E��E��
����/� ���������� ���
�
����������
�� �
�� �� ��� ���� ��� �� ��������
�
������
����2/
���� 3%8!3#0� (#,,1)�
|